中鉻多元素自潤滑合金鋼及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及合金鋼制造領(lǐng)域，尤其涉及一種中鉻多元素合金鋼材料及其制備方 法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在冶金軋鋼廠中，乳機有襯板，剪機有滑板，礦山和水泥廠球磨機等都需要襯板。 軋機襯板和剪機滑板大多采用銅合金材質(zhì)鑄造，多為ZQSnl〇-2錫青銅或ZQA19-4鋁青銅。 而球磨機襯板多采用ZGMnl3高錳鋼或經(jīng)過調(diào)整少部分化學成分特別是錳或碳含量的奧氏 體中錳鋼。但在使用中發(fā)現(xiàn)用銅合金材料制作的軋機和剪機滑板有三個問題，一是沒有自 潤滑功能，即不能缺油，一旦缺油很快就會出現(xiàn)拉毛、啃咬甚至抱死，為了防止缺油，設計時 往往增加很多供油裝置，如干油泵，稀油管道等，而這些設備在長期高溫濕氣狀態(tài)下工作很 容易使油脂霧化或碳化而失去潤滑功能。很多廠家不得不改為人工每班注油，但跑冒滴漏 嚴重，影響污染環(huán)境且造成浪費。二是銅合金襯板耐磨度不高，在軋機不停工作連續(xù)受力狀 況下磨損較快，特別是精軋機滑板的磨損使成品軋材出現(xiàn)厚度直徑或形狀超差，成材率降 低。三是銅合金滑板韌性有余但強度不足，在非常大的軋制力作用下一直處于受壓狀態(tài)，由 于抗壓能力不高，往往會"屈服"。所以很多軋鋼廠經(jīng)常為滑板的壽命不長而困擾，更換一次 非常耗時耗力。另外，礦山和水泥廠的球磨機襯板所用的高錳鋼系列，盡管價格低廉，但其 自身特性決定了高錳鋼鑄件出現(xiàn)晶粒粗大，組織中存在柱狀晶，粗細等軸晶的致命缺陷，其 斷面上的晶區(qū)分布不勻，另外還存在組織不致密性易造成沖擊韌度降低，同時，高猛鋼鑄件 裂紋傾向嚴重，氧化錳(MnO)夾雜的存在等，使高錳鋼使用中斷裂問題頻頻發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)缺陷，提供一種自潤滑且耐磨損的滑板材料，一 種中鉻多元素自潤滑耐磨合金鋼，該材料具有硬度高、耐磨、自潤滑的特性。
[0004] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：中鉻多元素自潤滑合金鋼， 所述的中鉻多元素自潤滑合金鋼含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為：C :0.5-0. 6%， Cr :4· 5-6. 5%，W :1· 2-2%，Mo :0· 8-1. 2%，Ni :1· 2-1. 8%，Si :0· 7-1. 0%，Mn :0· 8-1. 1%，S : 0· 1-0. 4%，V :0· 4-0. 6%，P 彡 0· 1%，Re :0· 003-0. 008%，Mg :0· 0055-0. 011%，Ca 彡 0· 0024%， Ti < 0.0008%，余量為鐵，其中Re為稀土元素，進一步的，所述的中鉻多元素自潤滑合金 鋼含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為：C :0. 5-0. 55%，Cr :4. 5-5. 5%，W :1. 2-1. 5%，Mo : 0· 8-1. 0%，Ni : L 2-1. 5%，Si :0· 7-1. 0%，Mn :0· 8-1. 1%，S :0· 1-0. 4%，V :0· 4-0. 6%，P 彡 0· 1%， Re :0· 003-0. 0064%，Mg :0· 0035-0. 0072%，Ca 彡 0· 0024%，Ti 彡 0· 0008%，余量為鐵，余量為 鐵，其中Re為稀土元素，進一步的，所述的中鉻多元素自潤滑合金鋼在冶煉過程中添加質(zhì) 量份數(shù)為〇. 5-1%的稀土硅鎂鐵合金FeSiMgRE，所述的稀土元素 Re來自所添加的稀土硅鎂 鐵合金FeSiMgRE，進一步的，所述的中鉻多元素自潤滑合金鋼在冶煉過程中添加質(zhì)量份數(shù) 為0. 5-0. 8%的稀土硅鎂鐵合金FeSiMgRE7,所述的稀土元素 Re來自所添加的稀土硅鎂鐵合 金 FeSiMgRE7。
[0005] 中鉻多元素自潤滑合金鋼的制備方法，所述的中鉻多元素自潤滑合金鋼含有的 化學元素成分及其質(zhì)量百分比為：C :0· 5-0. 6%，Cr :4· 5-6. 5%，W :L 2-2%，Mo :0· 8-1. 2%， Ni :1· 2-1. 8%，Si :0· 7-1. 0%，Mn :0· 8-1. 1%，S :0·卜0· 4%，V :0· 4-0. 6%，P 彡 0· 1%，Re : 0· 003-0. 008%，Mg :0· 0055-0. 011%，Ca 彡 0· 0024%，Ti 彡 0· 0008%，余量為鐵，其中 Re 為稀 土元素，其特征在于：所述的制備方法包括以下步驟： A :將生鐵與廢鋼按照計算比例配合后投入爐中熔化，同時加入鎢鐵，加熱熔化成鋼 水； B :將鉬鐵、鎳鐵、鉻鐵200 °C烘烤1小時以上并保溫，待步驟A中的鋼水溫度達到 1000-1050°C時加入鉬鐵、鎳鐵、鉻鐵進行合金化； C :在鋼水溫度達到1600°C時依次加入硅鐵、錳鐵、稀土硅鎂鐵合金并再加入1%~1. 5% 的純鋁脫氧，鋼水溫度達到1630°C -1650°C時轉(zhuǎn)入精煉爐內(nèi)精煉； D :在真空精煉爐內(nèi)精煉，檢測并調(diào)整化學元素成分含量至合格，精煉30分鐘后出爐澆 鑄，倒入澆鑄鋼水包前將鋼水包加熱烘烤20-30分鐘，澆鑄完鑄件后將鑄件埋入沙中24小 時以上后起型清砂進行鑄后熱處理。進一步的額，所述的步驟D中的鑄后熱處理包括先后 的淬火處理和回火處理，淬火介質(zhì)采用油，淬火處理溫度歷程為：用三小時由室溫勻速升溫 至400 °C，接著用兩小時由400 °C勻速升溫至至600°C，接著用30分鐘由600 °C勻速率升溫 至950°C，在950°C保溫300分鐘，使用30分鐘采用油淬降溫至室溫；回火處理溫度歷程 為：用3小時從室溫勻速升溫至300°C，接著用30分鐘由300°C升溫至430°C，在430°C保溫 3. 5小時，爐內(nèi)冷卻至室溫。
[0006] 本發(fā)明的積極有益效果為：在自潤滑功能方面，利用硫與鉬的化合形成MoS2 (二 硫化鉬）及硫與鎳的化合后溶解于鋼液中的NiS (硫化鎳)。這些化合物與鋼中的鐵素體融 為一體，特別是在加入稀土硅鎂鐵合金后形成一定量的稀土硫氧化物，這種氧化物又與稀 土硅化合成石墨狀的游離晶體，均勻地分別與金屬晶體內(nèi)，在有相對摩擦時有效的釋放于 表面隔離了與鐵素體的接觸，從而起到自潤滑效果。在軋機中作為滑板使用，中鉻自潤滑 耐磨鋼的摩擦系數(shù)僅為0. 04-0. 07,在經(jīng)過了磨合階段后基本處于一條平順的直線，不再有 連續(xù)磨損。在耐磨度方面，由于配方中加入了約6%的鉻，而鉻是一個擴大鐵素體的元素，鉻 和碳形成一定數(shù)量的碳化物保證了中溫使用下的耐磨度。而碳是一個強烈擴大奧氏體的元 素，和鉻化合成碳化鉻，使鋼的耐磨性大大提高。但如果過多的加入碳，則容易造成沖擊韌 性降低，而過分降低碳含量又將減少鋼中奧氏體的量，反而對韌性不利，因此我們選用含碳 質(zhì)量百分比在0.5-0. 6%。在配方中加入了 1.2-2. 0%的鎢，與碳結(jié)合形成WC (碳化鎢)，與 鐵素體化合形成Fe2W(鎢化二鐵），增強了材料的耐磨性。我們在冶煉的過程中為了使鎢能 更好地溶于鋼液中，使用鋁粉將W03還原法，取得了較好的效果。本發(fā)明中還加入了稀土硅 鎂鐵合金。因為稀土的加入使鋼液凈化，克服了鑄件夾雜，同時又能脫氧和除去鋼中的其他 氣體，使鑄件避免氣孔又能使成分均勻，細化晶體，減少晶體偏析。加入稀土后有效提高鑄 件的流動性，尤其是較低澆鑄溫度下尤為明顯。另外稀土的加入還能大大消除鑄件收縮影 響及熱裂傾向。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明淬火處理的溫度曲線。
[0008] 圖2是本發(fā)明回火處理的溫度曲線。
[0009] 圖3本發(fā)明的鋼耐磨度試驗曲線。
[0010] 圖4是本發(fā)明的鋼耐高溫自潤滑功能試驗曲線。
【具體實施方式】
[0011] 中鉻多元素自潤滑合金鋼，所述的中鉻多元素自潤滑合金鋼含有的化學元素成 分及其質(zhì)量百分比為：c :0· 5-0. 6%，Cr :4· 5-6. 5%，W :1· 2-2%，Mo :0· 8-1. 2%，Ni :1. 2-1. 8%， Si :0· 7-1. 0%，Mn :0· 8-1. 1%，S :0· 1-0. 4%，V :0· 4-0. 6%，P 彡 0· 1%，Re :0· 003-0. 008%， Mg :0· 0055-0. 011%，Ca 彡 0· 0024%，Ti 彡 0· 0008%，余量為鐵，其中 Re 為稀土元素，進 一步的，所述的中鉻多元素自潤滑合金鋼含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為：C : 0· 5-0.